【培训课件】多媒体通信与网络.ppt

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1、【培训课件】多媒体【培训课件】多媒体通信与网络通信与网络1 分布式多媒体应用分布式多媒体应用 的通信需求的通信需求 1比特率可变性比特率可变性 多媒体传输按其特点可以分为恒定比特率和可变多媒体传输按其特点可以分为恒定比特率和可变比特率两种类型。比特率两种类型。 2时间依赖性时间依赖性 连续媒体的传输必须是实时的，端到端的等待时连续媒体的传输必须是实时的，端到端的等待时间应当控制在一个很短的时间段内。间应当控制在一个很短的时间段内。 3信道对称性信道对称性 在端到端的传输系统中，传输信道是双向的。根在端到端的传输系统中，传输信道是双向的。根据多媒体应用类型的不同，上行和下行信道的通信量据多媒体应

2、用类型的不同，上行和下行信道的通信量可能是对称的，也可能是不对称的可能是对称的，也可能是不对称的。 10.1.1 多媒体数据流的基本特征10.1.2 多媒体通信的性能需求 1 1吞吐量需求吞吐量需求 网络吞吐量是指有效的网络带宽，通常定义网络吞吐量是指有效的网络带宽，通常定义成物理链路的传输速率减去各种传输开销，以及成物理链路的传输速率减去各种传输开销，以及网络冲突、瓶颈、拥塞和差错等开销，它反映了网络冲突、瓶颈、拥塞和差错等开销，它反映了网络的最大极限容量。网络的最大极限容量。 视频（未压缩）：视频（未压缩）：140Mbps左右左右 ITU H.261 64K2Mbps ISO/IEC MP

3、EG 1.4Mbps40Mbps 10.1.2 多媒体通信的性能需求 2 2可靠性需求可靠性需求 差错率（差错率（Error RateError Rate）是一种重要的性能指标，是一种重要的性能指标，反映了网络传输的可靠性。反映了网络传输的可靠性。 位差错率、帧差错率、分组差错率分别用于在位差错率、帧差错率、分组差错率分别用于在不同的网络协议层次上计算差错率。不同的网络协议层次上计算差错率。 控制差错的方法：控制差错的方法： ARQ， 但对于时间要求严格的数据，但对于时间要求严格的数据，ARQ没有没有意义意义 FEC10.1.2 多媒体通信的性能需求 3 3延迟需求延迟需求 延迟（延迟（Del

4、ayDelay）是衡量网络性能的重要参数。延是衡量网络性能的重要参数。延迟传播延迟、传输延迟、网络延迟、接口延迟等。迟传播延迟、传输延迟、网络延迟、接口延迟等。与延迟有关的另一个性能参数是延迟抖动与延迟有关的另一个性能参数是延迟抖动 。 传输延迟：传输延迟：含信源处、信宿处的采样、编码、含信源处、信宿处的采样、编码、解码、打包、拆包；传输延迟；端点系统的排队和解码、打包、拆包；传输延迟；端点系统的排队和播放延迟。对于端端延迟，一般要求小于播放延迟。对于端端延迟，一般要求小于150ms。 网络延迟：网络延迟：可分成固有延迟和随机延迟。固有可分成固有延迟和随机延迟。固有延迟与传播延迟和链路比特率高

5、低有关，而随机延延迟与传播延迟和链路比特率高低有关，而随机延迟则由网络故障、传输错误以及网络拥塞等引起，迟则由网络故障、传输错误以及网络拥塞等引起，一般是不可预测的。一般是不可预测的。 10.1.2 多媒体通信的性能需求 4 4多点通信需求多点通信需求 多媒体通信涉及音频和视频数据，在多媒体通信涉及音频和视频数据，在分布式多媒体应用中有广播和多播信息。分布式多媒体应用中有广播和多播信息。因此，除常规的点对点通信外，多媒体通因此，除常规的点对点通信外，多媒体通信需要支持多播通信方式。信需要支持多播通信方式。 10.1.2 多媒体通信的性能需求 5 5同步需求同步需求 流间同步流间同步 流间同步是

6、不同媒体间的同步，和具体应流间同步是不同媒体间的同步，和具体应用有关，是一种端到端的服务。用有关，是一种端到端的服务。 流内同步流内同步 流内同步是保持单个媒体流内部的时间关流内同步是保持单个媒体流内部的时间关系，即按照一定的延迟和抖动约束来传送媒体分系，即按照一定的延迟和抖动约束来传送媒体分组流，以满足感官上的需要。组流，以满足感官上的需要。 2 多媒体通信的服务质量多媒体通信的服务质量10.2 多媒体通信的服务质量 服务质量服务质量(Quality of Service，QoS)是一种抽象概念，用于说明网络服是一种抽象概念，用于说明网络服务的务的“好坏好坏”程度。程度。 由于不同的应用对网

7、络性能的要求由于不同的应用对网络性能的要求不同，对网络所提供的服务质量期望值不同，对网络所提供的服务质量期望值也不同。这种期望值可以用一种统一的也不同。这种期望值可以用一种统一的QoS概念来描述。从支持概念来描述。从支持QoS的角度，的角度，多媒体网络系统必须提供多媒体网络系统必须提供QoS参数定义参数定义和相应的管理机制。和相应的管理机制。 10.2.1 QoS的基本概念 1QoS参数参数 QoS是分布式多媒体信息系统为是分布式多媒体信息系统为了达到应用要求的能力所需要的一组了达到应用要求的能力所需要的一组定量的和定性的特性，它用一组参数定量的和定性的特性，它用一组参数表示，典型的有吞吐量、

8、延迟、延迟表示，典型的有吞吐量、延迟、延迟抖动和可靠性等。抖动和可靠性等。 10.2.1 QoS的基本概念 QoS参数举例参数举例 多媒体对象最大延迟/ms最大延迟抖动 /ms平均吞吐量/(Mb/s)可接受的位出错率语音0.25100.06410-1视频（TV质量）0.251010010-2压缩视频0.25121010-610.2.1 QoS的基本概念 2压缩编码对压缩编码对QoS参数的影响参数的影响 多媒体数据压缩编码的方法影响多媒体数据压缩编码的方法影响QoS参参数，尤其是视频编码。数，尤其是视频编码。 高优先级的数据流可以获得良好保障的高优先级的数据流可以获得良好保障的QoS服务，而对较

9、低优先级的数据流将用最服务，而对较低优先级的数据流将用最大努力获得尽量高的大努力获得尽量高的QoS。 10.2.1 QoS的基本概念 3QoS参数体系结构参数体系结构 在在QoS参数体系结构中，通信双方的参数体系结构中，通信双方的对等层之间表现为一种对等协商关系，双对等层之间表现为一种对等协商关系，双方按所承诺的方按所承诺的QoS参数提供相应的服务。参数提供相应的服务。同一端的不同层之间表现为一种映射关系，同一端的不同层之间表现为一种映射关系，应用的应用的QoS需求应当自顶向下地映射到各需求应当自顶向下地映射到各层相对应的层相对应的QoS参数集，各层协议按其参数集，各层协议按其QoS参数提供相

10、对应的服务，共同完成对参数提供相对应的服务，共同完成对应用的应用的QoS承诺。承诺。 10.2.1 QoS的基本概念应 用 层 传 输 层 网 络 层 数 据 链 路 层 Q o S QoS参数体系结构参数体系结构 10.2.2 QoS的管理 1QoS服务的分类服务的分类 确定型确定型QoS。在数据传输过程中，网络提供在数据传输过程中，网络提供“硬硬”的的QoS保证。保证。 统计型统计型QoS。在数据传输过程中，网络提供在数据传输过程中，网络提供“软软”的的QoS保证。保证。 尽力型尽力型QoS。也称最佳效果传输，网络不提供任何也称最佳效果传输，网络不提供任何QoS保证，网络性能将随着负载的增

11、加而明显下降。保证，网络性能将随着负载的增加而明显下降。 为了保证端到端的为了保证端到端的QoS，在媒体流传输路径上的在媒体流传输路径上的各个中间点（路由器）都必须支持和保证所承诺的各个中间点（路由器）都必须支持和保证所承诺的QoS，并且按确定型、统计型及尽力型并且按确定型、统计型及尽力型QoS的优先级的优先级次序为相应的媒体流分配和保留资源。次序为相应的媒体流分配和保留资源。 10.2.2 QoS的管理 2QoS管理机制管理机制 为了实现不同厂商设备之间互通，标准化的为了实现不同厂商设备之间互通，标准化的QoS参数定义是必需的。为此，有关国际组织制定参数定义是必需的。为此，有关国际组织制定了

12、一系列相关的协议。了一系列相关的协议。 QoS管理实质上反映了对网络资源的最佳配置管理实质上反映了对网络资源的最佳配置和有效管理问题。和有效管理问题。QoS管理机制应当具有可配置性、管理机制应当具有可配置性、可协商性以及动态自适应性等管理特性。可协商性以及动态自适应性等管理特性。 10.2.2 QoS的管理 802.1p是是IEEE 802.1标准系列中的子标准，它定标准系列中的子标准，它定义了在虚拟局域网（义了在虚拟局域网（VLAN）中数据流优先级标记和中数据流优先级标记和动态多播（动态多播（Multicast）过滤服务。与之相关的协议标过滤服务。与之相关的协议标准有准有IEEE 802.1

13、Q（有关有关VLAN协议标准）和协议标准）和802.1D（第二层交换和桥接协议）标准，它们构成了第二层交换和桥接协议）标准，它们构成了LAN交交换机的技术基础和协议标准。换机的技术基础和协议标准。 IETF提出了两种提出了两种QoS保证机制，一是由保证机制，一是由RSVP提提供的保证型服务；二是在区分服务（供的保证型服务；二是在区分服务（DiffServ，DS）中定义的区分型服务。由于保证型服务具有面向连接中定义的区分型服务。由于保证型服务具有面向连接的特性，并通过的特性，并通过QoS 协商、接纳控制、保留带宽和实协商、接纳控制、保留带宽和实时调度等机制来实现。区分型服务具有无连接的特性，时调

14、度等机制来实现。区分型服务具有无连接的特性，主要通过缓冲管理和优先级调度机制来实现，而无需主要通过缓冲管理和优先级调度机制来实现，而无需进行进行QoS协商和保留带宽等控制。协商和保留带宽等控制。 10.2.2 QoS的管理 近年来，人们提出了一些近年来，人们提出了一些QoS管理技术，管理技术，其中比较有效的是基于策略的其中比较有效的是基于策略的QoS管理技术，管理技术，它通过预先定义的策略规则来解决网络资源它通过预先定义的策略规则来解决网络资源的合理配置和有效管理问题，为特定的数据的合理配置和有效管理问题，为特定的数据流提供特性化服务和资源保证。为了规范这流提供特性化服务和资源保证。为了规范这

15、一管理技术，一管理技术，IETF定义了策略管理框架和信定义了策略管理框架和信息模型，它采用面向对象的信息模型来表示息模型，它采用面向对象的信息模型来表示通用的策略信息，通过对象类的实例化来表通用的策略信息，通过对象类的实例化来表示特定的策略，例如，示特定的策略，例如，QoS管理策略或网络安管理策略或网络安全管理策略。全管理策略。10.2.2 QoS的管理 对于较低层的协议结构来说，如对于较低层的协议结构来说，如ATM和和FDDI协议层，由低层协议层，由低层QoS参数来管理通信过程，为多媒参数来管理通信过程，为多媒体通信提供足够的带宽和可接受的延迟。体通信提供足够的带宽和可接受的延迟。 对于多路

16、复用协议机制来说，由于每个单独的对于多路复用协议机制来说，由于每个单独的流可能具有不同的性质，复用带有不同流可能具有不同的性质，复用带有不同QoS参数的参数的几种流是很困难的。因此复用限制在最低可能层次几种流是很困难的。因此复用限制在最低可能层次上。上。 对于网络和传送层（甚至会话层）来说，这些对于网络和传送层（甚至会话层）来说，这些层次提供处理跨越异构网络的层次提供处理跨越异构网络的QoS机制，并把机制，并把QoS参参数从较高层映象到较低层。数从较高层映象到较低层。 对于应用层协议来说，它支持在分布多媒体应对于应用层协议来说，它支持在分布多媒体应用的所有成员之间进行整体用的所有成员之间进行整

17、体QoS协商。协商。 10.2.2 QoS的管理 从支持从支持QoS的角度，多媒体网络系统必须提供的角度，多媒体网络系统必须提供QoS参数定义和相应的参数定义和相应的QoS管理机制。用户能够根据管理机制。用户能够根据应用的需要使用应用的需要使用QoS参数定义其参数定义其QoS需求，网络系统需求，网络系统要根据系统可用资源（如要根据系统可用资源（如CPU、缓冲区、缓冲区、I/O带宽以带宽以及网络带宽等）容量来确定是否能满足应用的及网络带宽等）容量来确定是否能满足应用的QoS需求。经过双方协商最终达成一致的需求。经过双方协商最终达成一致的QoS参数值应参数值应该在数据传输过程中得到基本保证，或者在

18、不能履该在数据传输过程中得到基本保证，或者在不能履行所承诺行所承诺QoS时应能提供必要的指示信息。时应能提供必要的指示信息。 10.2.2 QoS的管理 QoS管理机制应当提供如下管理机制应当提供如下QoS管理特性：管理特性：v QoS管理应是可配置的管理应是可配置的 v QoS管理应是可协商的管理应是可协商的 vQoS管理应是动态的管理应是动态的 vQoS管理应是端到端的管理应是端到端的 vQoS管理应是层次化的管理应是层次化的 10.2.2 QoS的管理 3基于策略的基于策略的QoS管理技术管理技术 近年来，网络管理不再基于功能模型和信息类近年来，网络管理不再基于功能模型和信息类型，而是采

19、用面向目标的基本概念。型，而是采用面向目标的基本概念。 现在主要有现在主要有3种面向目标的管理手段：一是由种面向目标的管理手段：一是由IETF开发的，主要用于管理开发的，主要用于管理TCP/IP；二是二是OMG（Object Management Group）开发的，支持分布开发的，支持分布式的客户式的客户/服务器应用；三是服务器应用；三是ISO/原原CCITT开发的，开发的，称为称为OSI系统管理，适用于广泛的资源管理。系统管理，适用于广泛的资源管理。 10.2.2 QoS的管理 基于策略的网络管理是指在一个管理策略集的基于策略的网络管理是指在一个管理策略集的控制下所实施的管理操作，为实现特

20、性化、动态化控制下所实施的管理操作，为实现特性化、动态化管理提供了有效的手段。通常，作为一个策略管理管理提供了有效的手段。通常，作为一个策略管理系统应具有如下系统应具有如下3种能力：种能力：v允许一个用户定义和修改策略规则的能力允许一个用户定义和修改策略规则的能力v存储和检索策略规则的能力存储和检索策略规则的能力v解释和执行策略规则的能力解释和执行策略规则的能力 3 多媒体通信网络环境多媒体通信网络环境10.3 多媒体通信网络环境 网络环境是指网络的硬件环境，也称网网络环境是指网络的硬件环境，也称网络基础结构。从网络体系结构的角度看，它络基础结构。从网络体系结构的角度看，它对应于对应于ISO的

21、的OSI参考模型的物理层和数据参考模型的物理层和数据链路层，也是链路层，也是IEEE 802标准定义的网络层。标准定义的网络层。为了更好地支持多媒体通信，无论是局域网为了更好地支持多媒体通信，无论是局域网还是广域网都呈现出高速化的发展态势。目还是广域网都呈现出高速化的发展态势。目前，网络的传输速率已经达到前，网络的传输速率已经达到10Gbit/s，为为多媒体通信提供了高带宽的保证。多媒体通信提供了高带宽的保证。 10.3.1 局域网络 在局域网络中，根据所采用的网络构件，可以在局域网络中，根据所采用的网络构件，可以组成共享式网络和交换式网络两种网络类型。组成共享式网络和交换式网络两种网络类型。

22、 共享式网络：各个节点共享一段有冲突的介质，共享式网络：各个节点共享一段有冲突的介质，节点使用相应的介质访问控制方法来占用介质传送节点使用相应的介质访问控制方法来占用介质传送数据。任一时刻只能有一个节点发送数据，其它节数据。任一时刻只能有一个节点发送数据，其它节点处于接收状态，并根据地址匹配规则确定是否接点处于接收状态，并根据地址匹配规则确定是否接收数据。数据以广播方式沿着传输介质传输，必须收数据。数据以广播方式沿着传输介质传输，必须遍历每个节点。遍历每个节点。10.3.1 局域网络 交换式网络：节点分成两类端点和中间节交换式网络：节点分成两类端点和中间节点。端点是用户站点，中间节点是交换机，

23、所有端点。端点是用户站点，中间节点是交换机，所有端点都通过交换机连接起来，交换机为端点提供存储点都通过交换机连接起来，交换机为端点提供存储转发和路由选择功能，使端点间能沿着指定的路径转发和路由选择功能，使端点间能沿着指定的路径传输数据，这相当于实现一个并行网络系统，通过传输数据，这相当于实现一个并行网络系统，通过交换机提供端点之间的并行的传送通道和独享的网交换机提供端点之间的并行的传送通道和独享的网络带宽，因而不会发生冲突，且大大降低了传输延络带宽，因而不会发生冲突，且大大降低了传输延迟，有效地保证了网络的迟，有效地保证了网络的QoS。10.3.1 局域网络 1. 1. 100BASET网络网

24、络 100BASET是由快速以太网联盟开发是由快速以太网联盟开发的的100Mb/s以太网，也称快速以太网。以太网，也称快速以太网。IEEE已将已将100BASET确定为确定为IEEE 802.3u标准。标准。 100BASET标准主要定义了物理层规标准主要定义了物理层规范，定义了新的信号收发标准，将传输速率范，定义了新的信号收发标准，将传输速率提高到提高到100Mb/s。100BASET定义三种物定义三种物理层规范：理层规范：100BASET4、100BASETX和和100BASEFX，分别支持不同的传输介分别支持不同的传输介质。质。 10.3.1 局域网络 2.千兆位以太网千兆位以太网 千兆

25、位以太网是由千兆位以太网联盟开发的千兆位以太网是由千兆位以太网联盟开发的1000Mb/s以太网技术，以太网技术，IEEE已将它作为已将它作为IEEE 802.3z和和802.3ab标准，成为标准，成为802.3标准家族中的新成员。标准家族中的新成员。 IEEE 802.3z定义的传输介质为光纤和宽带同轴定义的传输介质为光纤和宽带同轴电缆，链路操作模式为全双工操作。其中光纤系统支电缆，链路操作模式为全双工操作。其中光纤系统支持多模光纤和单模光纤系统，多模光纤的传输距离为持多模光纤和单模光纤系统，多模光纤的传输距离为500m；单模光纤的传输距离为单模光纤的传输距离为2000m。宽带同轴电缆宽带同轴

26、电缆系统的传输距离为系统的传输距离为25m。 IEEE 802.3ab定义的传输介质为定义的传输介质为5类类UTP电缆，电缆，传输距离为传输距离为100m，链路操作模式为半双工。链路操作模式为半双工。10.3.1 局域网络 3. 100VG-AnyLAN网络网络 100VG-AnyLAN是由是由100VG-AnyLAN论坛开论坛开发的一种发的一种100Mb/s高速网络。高速网络。IEEE已将已将100VG-AnyLAN确定为确定为IEEE 802.12标准。标准。100VG-AnyLAN的涵义是指在语音级的的涵义是指在语音级的UTP电缆上进行电缆上进行100Mb/s速率传输且支持速率传输且支持

27、IEEE 802.3和和802.5两种帧两种帧格式（不是同时支持）。格式（不是同时支持）。 100VG-AnyLAN技术规范主要定义了物理层技术规范主要定义了物理层和和MAC层两层。其中，物理层由物理介质独立层两层。其中，物理层由物理介质独立（PMI）子层和物理介质相关（子层和物理介质相关（PMD）子层组成。子层组成。 10.3.1 局域网络 PMD子层的主要功能是信道复用子层的主要功能是信道复用(仅用仅用于于2对电缆或光纤系统对电缆或光纤系统)、NRZ编码、链路操编码、链路操作模式和连接状态控制等。作模式和连接状态控制等。PMI子层的主要子层的主要功能包括传输通道选择、功能包括传输通道选择、

28、5B6B编码和数据编码和数据帧封装等，为帧封装等，为PMD子层传输帧做好准备。子层传输帧做好准备。 MAC层定义了一种称为需求优先访问层定义了一种称为需求优先访问（DPA）的介质访问控制协议。的介质访问控制协议。 10.3.1 局域网络 4. FDDI网络网络 FDDI（光纤分布式数据接口）是由美国国家光纤分布式数据接口）是由美国国家标准化协会（标准化协会（ANSI）的的X3T9.5委员会制定的一种委员会制定的一种以光纤为传输介质、传输速率为以光纤为传输介质、传输速率为100Mb/s的网络标的网络标准，准，IEEE已将已将FDDI确定为确定为IEEE 802.8标准。标准。 FDDI采用双环结

29、构，主环进行正常的数据传采用双环结构，主环进行正常的数据传输，次环为冗余的备用环，一旦主环链路发生故输，次环为冗余的备用环，一旦主环链路发生故障，则备用环的相应链路就代行其工作，使障，则备用环的相应链路就代行其工作，使FDDI具备较强的容错能力。具备较强的容错能力。FDDI网络的覆盖区域比较网络的覆盖区域比较大，可达大，可达100km，可连接可连接500多个站点，站点问的多个站点，站点问的最大距离为最大距离为2km。 10.3.1 局域网络 FDDI标准由物理层、标准由物理层、MAC层以及站管理等层以及站管理等协议组成。其中，物理层分成物理介质相关协议组成。其中，物理层分成物理介质相关（PMD

30、）和物理协议（和物理协议（PHY）两个子层。两个子层。 PMD子层定义了光纤介质以及光纤连接器、子层定义了光纤介质以及光纤连接器、光纤收发器等连接设备的技术特性。定义了两种光纤收发器等连接设备的技术特性。定义了两种光纤：一种是多模光纤；另一种是单模光纤。对光纤：一种是多模光纤；另一种是单模光纤。对于多模光纤，链路长度可达于多模光纤，链路长度可达4km；对于单模光纤，对于单模光纤，I型收发器所允许的链路长度可达型收发器所允许的链路长度可达1015km，型型收发器所允许的链路长度可达收发器所允许的链路长度可达4060km，并允许并允许单模光纤和多模光纤混合使用。单模光纤和多模光纤混合使用。 10.

31、3.1 局域网络 PHY子层规定了信号的编码、解码以子层规定了信号的编码、解码以及定时同步等方面的技术特性。及定时同步等方面的技术特性。 MAC层主要定义了一种称为定时令牌层主要定义了一种称为定时令牌循环协议的循环协议的MAC协议，它是协议，它是IEEE 802.5 MAC协议的改进型，是一种分布式确定型协议的改进型，是一种分布式确定型访问控制协议，在介质利用和带宽分配等方访问控制协议，在介质利用和带宽分配等方面具有更高的性能。面具有更高的性能。10.3.2 广域网络 由于局域网通过高速交换式网络技术能由于局域网通过高速交换式网络技术能够较容易地解决网络带宽和延迟问题，对多够较容易地解决网络带

32、宽和延迟问题，对多媒体通信的支持比较充分，因此多媒体通信媒体通信的支持比较充分，因此多媒体通信技术的重点是解决广域网支持多媒体流的综技术的重点是解决广域网支持多媒体流的综合传输和合传输和QoS问题。近几年，相继推出了一问题。近几年，相继推出了一些以光纤为传输介质的广域网，如同步光纤些以光纤为传输介质的广域网，如同步光纤网（网（SONET）、）、同步数字序列（同步数字序列（SDH）和和密集波分复用（密集波分复用（DWDM）等，其传输速率等，其传输速率已达已达10Gbs，大大改善了广域网的拥挤状大大改善了广域网的拥挤状况。况。 10.3.2 广域网络 1. X.25网络网络 分组交换网是一种采用分

33、组交换方式的数据通分组交换网是一种采用分组交换方式的数据通信网，它所提供的网络功能相当于信网，它所提供的网络功能相当于ISO/OSI参考模参考模型的低三层，即物理层、数据链路层和网络层功型的低三层，即物理层、数据链路层和网络层功能。能。ITU的的X.25建议就是针对分组交换网而制定的建议就是针对分组交换网而制定的国际标准。因此，分组交换网有时也称为国际标准。因此，分组交换网有时也称为X.25网。网。 分组交换网主要由分组交换机、传输线路和分组交换网主要由分组交换机、传输线路和用户接入设备组成。分组交换机是分组交换网的用户接入设备组成。分组交换机是分组交换网的核心，分组交换机之间以全互连方式连接

34、。核心，分组交换机之间以全互连方式连接。 10.3.2 广域网络 物理级对应于物理级对应于ISOOSI模型的物理层。利用物理模型的物理层。利用物理的、电气的、功能的和规程的特性在的、电气的、功能的和规程的特性在DTE和和DCE之间实之间实现对物理链路的建立、保持和拆除功能。有两个物理层现对物理链路的建立、保持和拆除功能。有两个物理层接口参考标准：接口参考标准：X.21和和X.21 bis，分别定义了数字和模分别定义了数字和模拟接口。链路级对应于拟接口。链路级对应于ISOOSI模型的链路层。采用模型的链路层。采用的是一种的是一种HDLC规程的变种，称为链路访问规程规程的变种，称为链路访问规程LA

35、P或或平衡链路访问规程平衡链路访问规程LAPB，并以并以LAPB为主要模式。分为主要模式。分组级对应于组级对应于ISOOSI模型的网络层，它规定了模型的网络层，它规定了DTE和和DCE之间进行信息交换的分组格式，并规定了采用分组之间进行信息交换的分组格式，并规定了采用分组交换的方法，在一条逻辑信道上对分组流量、分组传送交换的方法，在一条逻辑信道上对分组流量、分组传送差错执行独立的控制。差错执行独立的控制。10.3.2 广域网络 X.25建议的着重点是描述了分组级协议。该协建议的着重点是描述了分组级协议。该协议主要内容有：分组级议主要内容有：分组级DTEDCE接口的描述、虚接口的描述、虚电路规程

36、、数据报规程、分组的格式、用户自选业电路规程、数据报规程、分组的格式、用户自选业务的规程与格式以及分组级务的规程与格式以及分组级DTEDCE接口状态变接口状态变化等。化等。 传统的传统的X.25分组交换网存在着传输速率低、网分组交换网存在着传输速率低、网络延时大、吞吐量小以及通信费用高等缺陷，已难络延时大、吞吐量小以及通信费用高等缺陷，已难以满足今后通信业务质量的要求。这促使人们研究以满足今后通信业务质量的要求。这促使人们研究新的分组交换技术，于是，帧中继、新的分组交换技术，于是，帧中继、ATM等快速分等快速分组交换技术便应运而生。组交换技术便应运而生。 10.3.2 广域网络 2.帧中继网络

37、帧中继网络 为了给用户提供高质量、低成本的数据传输为了给用户提供高质量、低成本的数据传输业务，在业务，在90年代初推出了一种新型的年代初推出了一种新型的WAN技术：技术：帧中继（帧中继（Frame Relay）。）。帧中继是一种支持帧中继是一种支持HDLC规程的宽带数据业务标准，并已获得规程的宽带数据业务标准，并已获得ANSI和和ITU的批准。的批准。 帧中继实质上是由帧中继实质上是由X.25分组交换技术演变而分组交换技术演变而来的：它一方面继承了来的：它一方面继承了X.25的优点，如提供统计的优点，如提供统计复用功能、永久虚电路、交换虚电路等；另一方复用功能、永久虚电路、交换虚电路等；另一方

38、面又改进了面又改进了X.25的性能。的性能。10.3.2 广域网络 X.25的改进主要表现在两个方面：一是提高了的改进主要表现在两个方面：一是提高了网络传输速率，用户接入速率可在网络传输速率，用户接入速率可在56/64kb/s到到1.544/2.048Mb/s的范围内，而上限速率实际可达的范围内，而上限速率实际可达50Mb/s；二是简化了大量的网络功能，网络不再二是简化了大量的网络功能，网络不再提供流量控制、纠错和确认等功能，由用户终端提供流量控制、纠错和确认等功能，由用户终端根据需要自行解决。这样，就可以减少网络时延，根据需要自行解决。这样，就可以减少网络时延，降低通信费用。降低通信费用。

39、帧中继网由三个部分组成：帧中继接入设备、帧中继网由三个部分组成：帧中继接入设备、帧中继交换设备和帧中继服务。帧中继交换设备和帧中继服务。 10.3.2 广域网络 帧中继接入设备可以是具有帧中继接口的任何帧中继接入设备可以是具有帧中继接口的任何类型的接入设备。类型的接入设备。 帧中继交换设备有帧中继交换设备有T1E1一次群复用器、分一次群复用器、分组交换机、专门设计的帧中继交换设备等几种类型。组交换机、专门设计的帧中继交换设备等几种类型。 帧中继服务是由帧中继服务提供者通过帧中继帧中继服务是由帧中继服务提供者通过帧中继网提供的。网提供的。 帧中继采用虚电路方式来传输数据帧。帧中继采用虚电路方式来

40、传输数据帧。 10.3.2 广域网络 3ISDN网络网络 综合业务数字网综合业务数字网ISDN(Integrated Services Digital Network)是一种由数字交换机和数字信道构是一种由数字交换机和数字信道构成的，以传输数字信号为目的的综合数字网，并利成的，以传输数字信号为目的的综合数字网，并利用这个网提供话音、数据等各种业务。用这个网提供话音、数据等各种业务。 ISDN主要是依靠数字电话网的交换和接续功主要是依靠数字电话网的交换和接续功能提供话音和各种非话音业务的，是一种电路交换能提供话音和各种非话音业务的，是一种电路交换网络，传输速率一般为网络，传输速率一般为64kb/

41、s，这种通信速率很难这种通信速率很难满足不断增长的多媒体业务对带宽的要求。但随着满足不断增长的多媒体业务对带宽的要求。但随着Internet的发展，的发展，ISDN作为一种用户接入技术有了作为一种用户接入技术有了新的应用领域。新的应用领域。 10.3.2 广域网络 用户是通过用户是通过ISDN所提供的所提供的UNI接入接入ISDN的。在的。在ISDN的的UNI中提供了两种类型中提供了两种类型的信道：一种是信息信道，用于传送各种信的信道：一种是信息信道，用于传送各种信息流；另一种是信令信道，用于传送对用户息流；另一种是信令信道，用于传送对用户和网络实施控制的信令信息。和网络实施控制的信令信息。I

42、TU规定了两规定了两种种UNI，即基本接口即基本接口(BRI)和基群速率接口和基群速率接口(PRI)。 目前，目前，ISDN主要用于提供主要用于提供Internet用户用户接入业务，通过接入业务，通过2B十十D接口可以提供比接口可以提供比64 kb/s的的DDN专线高出专线高出1倍的接入速率。倍的接入速率。 10.3.2 广域网络 4IP宽带网络宽带网络 宽带宽带Internet骨干网是以宽带骨干网是以宽带IP网络为基础，网络为基础，其物理网络采用其物理网络采用ATM、SONET、SDH和和DWDM等等高速网络，通过高速网络，通过IP Over ATM、IP Over SONET、IP Ove

43、r SDH以及以及IP Over DWDM等技术构成基于等技术构成基于IP协议的集成平台，在网络基础结构上解决数据、协议的集成平台，在网络基础结构上解决数据、话音和视频流的综合传输和网络带宽问题，实现各话音和视频流的综合传输和网络带宽问题，实现各种应用的有机集成。再通过种应用的有机集成。再通过IP v6、RSVP和区分服和区分服务等协议协调网络资源，提供务等协议协调网络资源，提供QoS保证和特性化服保证和特性化服务，以满足应用对网络服务质量的需求。这种宽带务，以满足应用对网络服务质量的需求。这种宽带IP网络也是下一代网络也是下一代Internet(如如Internet 2)的核心技的核心技术。

44、术。 10.3.3 ATM网络 1ATM的特点 v 面向连接的传输机制面向连接的传输机制v 以信元以信元( (Cell)Cell)为信息传输单位为信息传输单位v 基于基于ATMATM交换机的交换式网络交换机的交换式网络v 多种速率接口多种速率接口v 多种服务类型多种服务类型v 高层进行差错控制和流量控制高层进行差错控制和流量控制10.3.3 ATM网络 2 2ATMATM网络参考模型网络参考模型 信号和 控制 ATM 适配层 ATM 层 物理层 TC PM 控制 平面 用户平面 管理平面 用户层 ATM 标准 A 类 服务 B 类 服务 C 类 服务 D 类 服务 10.3.3 ATM网络 用

45、户平面：具有分层结构，提供用户所要求的用户平面：具有分层结构，提供用户所要求的应用、协议和服务；应用、协议和服务； 控制平面：也具有分层结构，包括呼叫建立、控制平面：也具有分层结构，包括呼叫建立、维护以及撤销连接等有关的功能；维护以及撤销连接等有关的功能； 管理平面：提供层管理和平面管理二部分功能。管理平面：提供层管理和平面管理二部分功能。层管理执行各层实体间的控制交互管理，平面管理层管理执行各层实体间的控制交互管理，平面管理则执行与系统整体有关的管理功能，协调各平面之则执行与系统整体有关的管理功能，协调各平面之间的关系。间的关系。 管理平面执行本地管理功能，无须分层，而用管理平面执行本地管理

46、功能，无须分层，而用户和控制平面可分为物理层、户和控制平面可分为物理层、ATM层、层、ATM适配适配层和用户层（高层）。层和用户层（高层）。 10.3.3 ATM网络 (1)物理层物理层 ATM物理层由两个子层组成：传输汇聚物理层由两个子层组成：传输汇聚TC子子层和物理介质层和物理介质PM子层，主要完成物理线路编码和子层，主要完成物理线路编码和信息传输的功能。信息传输的功能。 (2)ATM层层 ATM层主要定义了面向连接的信元传输服务层主要定义了面向连接的信元传输服务机制和通信规程，对网络中的用户和用户应用提供机制和通信规程，对网络中的用户和用户应用提供一套公共的传输服务。一套公共的传输服务。

47、 (3)ATM适配层适配层 ATM适配层适配层AAL(ATM Adaptation Layer)的的作用是增强作用是增强ATM层所提供的服务，负责适配从用户层所提供的服务，负责适配从用户层来的信息，以形成层来的信息，以形成ATM网可以利用的格式。网可以利用的格式。 10.3.3 ATM网络 3ATM网络结构网络结构 ATM网可作为主干网构成城域网或广域网，以及应用于ATM局域网中。 下图所示为ATM主干网络结构。 10.3.3 ATM网络 ATM网络结构网络结构 公共 UNI NNI NNI NNI NNI UNI UNI 路由器 主机 UNI ATM 交换机 公共ATM交换机 公共网络 专用

48、网络 4 多媒体通信协议多媒体通信协议10.4.1 10.4.1 IP v6协议协议 IP v6的一个重要设计目标是保证与的一个重要设计目标是保证与Ip v4兼容。兼容。 128位的地址空间允许更多的主机被寻址，位的地址空间允许更多的主机被寻址，并且允许地址层上有更多的层次。并且允许地址层上有更多的层次。 改进的多站点寻址方案允许将多站点路由改进的多站点寻址方案允许将多站点路由限制在指定的范围内。限制在指定的范围内。 组块头的新定义的组块头的新定义的“流标志字段流标志字段”允许鉴允许鉴别属于同一数据流的所有组块。别属于同一数据流的所有组块。 用于真实性、完整性及数据加密性的新用于真实性、完整性

49、及数据加密性的新机制。机制。 10.4.1 10.4.1 IP v6协议协议 IP v6目前定义了三种地址：单播目前定义了三种地址：单播(Unicast)、多播多播(Multicast)和任播和任播(Anycast)，利用地址格式前利用地址格式前缀表示各种类型。缀表示各种类型。 IP v6的路由选择是基于地址前缀概念实现的，的路由选择是基于地址前缀概念实现的，这样可以很方便地建立层次化的路由选择关系，服这样可以很方便地建立层次化的路由选择关系，服务提供者可以根据网络规模来汇聚务提供者可以根据网络规模来汇聚IP地址，充分利地址，充分利用用IP地址空间。地址空间。IP v6中的路由协议尽量保持了与

50、中的路由协议尽量保持了与IP v4相一致，当前相一致，当前Internet的路由协议稍加修改后便的路由协议稍加修改后便可用于可用于IP v6路由。路由。 IP v6报头中的优先级和流标识字段提供了报头中的优先级和流标识字段提供了QoS支持机制。支持机制。 10.4.210.4.2 ST 协议协议 ST 协议是面向发送方的，由发送方规定协议是面向发送方的，由发送方规定QoS和接收组。如果新成员要加入接收组，必须首先使和接收组。如果新成员要加入接收组，必须首先使用常规的用常规的IP数据报向发送方提出请求，然后由发送数据报向发送方提出请求，然后由发送方重新定义接收组并发布出去。这种方法的优点是方重新